赣江井冈山航电枢纽泄洪调度模型试验研究

2020-07-22邓册江西省路港工程有限公司

珠江水运 2020年13期

邓册江西省路港工程有限公司

王志鹏江西省港航建设投资集团有限公司

1.引言

赣江井冈山航电枢纽主要由通航建筑物、电站厂房、泄水建筑物、过鱼建筑物、两岸挡水建筑物和右岸防护堤等组成，工程等级为二等1。枢纽具有洪水流量大，水库库容小，河谷宽浅，河流坡降小等特点。泄水建筑物采用混凝土平底闸型式，闸孔净宽20.0m，闸墩厚3.0m，闸室宽度为36.0m，共23孔。根据导流需要由泄水闸隔堤分隔为左区8孔闸段和右区15孔闸段，总长为535.0m。左区8孔泄水闸在船闸和泄水闸隔堤之间，右区15孔泄水闸在泄水闸隔堤和厂闸导墙之间。

根据工程布置特征（见图1），泄水闸采用底流消能方式，消力池底板高程为56m，泄水闸上游隔堤顶高程为67.5m、长为110m进行布置。建立水工模型试验2，分析本枢纽泄流能力及导墙、隔流堤的水位差值特征，并根据分析提出优化方案。

2.模型试验方案与泄流分析

本水工模型比尺为1：100，模型中的泄水闸、电站系统采用有机玻璃按几何相似模拟制作。模型上游进口前设置电磁流量计控制流量，沿程设置水位测站，下游2500m处的水尺为模型控制水位站，由尾水闸门调节水位。

2.1 试验工况

根据工程调度运行可能采取的方案，枢纽泄洪能力试验包括23孔敞泄、右15孔敞泄和左8孔敞泄运行方式。23孔敞泄流量由大到小分别为26100m3/s、24400m3/s、20400m3/s、18600m3/s、17300m3/s、16100m3/s、14100m3/s、11800m3/s、10000m3/s、8000m3/s和6000m3/s，共11组工况；右区15孔敞泄流量从18600m3/s至8000m3/s分级试验，共7组工况；左区8孔敞泄流量从10000m3/s至4000m3/s分级试验，共6组工况。试验时电厂关闭，下游控制水位采用闸后2500m天然河道计算水位值控制，并观测记录闸前1200m、5m和电站前测站水位。

2.2 泄流能力分析

通过模型试验，分析泄水闸23孔、右区15孔及左区8孔敞泄时流量与水位的关系，如图2所示。由图得知，在上述三种敞泄条件中，闸前与电站前的水位均随流量增加而增大，并且在相同水位下，23孔敞泄时流量最大，左8孔敞泄时流量最小，由此得知，泄流能力：23孔敞泄能力大于右15孔敞泄，右15孔敞泄能力大于左8孔敞泄。在左8孔单独敞泄时，因闸前上游隔堤对水流约束作用明显，右侧两孔形成回流，闸前5m和电站前的跌水与涌浪较大，水流流态及水位均不稳定，该处测站水位波动较大难以记录，故该处水位不作记录与分析。

2.3 导墙与隔堤水位差分析

图1 井冈山航电枢纽总体布置

图2 枢纽泄流时流量～水位曲线

图3 枢纽泄流时流量～水位差曲线

表1 船闸上游引航道导墙内外水位差

根据泄流模型试验，得知在各工况条件下，厂闸导墙、泄水闸隔堤以及上游航道导墙两侧均存在水位差。由图3得知，23孔敞泄时，泄水闸隔堤两侧水位差基本控制在1.1m范围内，船闸上游引航道导墙两侧水位差控制在0.5m范围内，泄流稳定，泄流对隔堤及上游引航道导墙影响较小。右区15孔敞泄时，上游引航道导墙两侧水位差也较小，控制在0.25m以内；当泄洪流量小于8000m3/s（中洪水）时，泄水闸隔堤水位差不超过1m，说明中洪水期间，右区15孔敞泄稳定，泄流对隔堤及上游引航道导墙影响也较小。左区8孔敞泄时，当流量达到4000m3/s时，泄水闸隔堤两侧水位差就超过了2.5m，上航道导墙水位差超过1.2m，并且水面跌落明显，水流涌浪大，对泄水闸隔堤及上游引航道导墙的稳定性存在一定影响，特别是对上游引航道导墙（空箱体结构）的影响。因此，在左区8孔泄水闸单独敞泄时，需对泄流布置作一定优化，原则上不建议左区8孔泄水闸单独泄流运行。